Verhältnisformel aufstellen
Ich schreibe morgen eine Chemie Test und ich habe ein Problem. Ich weiß nicht genau wie das mit der Verhältnisformel funktioniert. Ich weiß zwar, dass das Atom immer 8 Außenelktronen haben will und bei sowas wie Natriumchlorid ist mir das auch klar. (Na gibt eins ab, Cl nimmt eins auf). Meine Frage zum Beispiel mit Gallium und Schwefel. Gallium müsste ja 3 abgeben und Schwefel 2 aufnehmen, dann hätte aver Schwefel 9 Außenelektronen. Wie funtioniert das da. Danke im Voraus (Bitte jetzt nicht sowas wie"Das ist keine Hausaufgabenforum" schreiben, das hilft mir nicht weiter))
4 Antworten
Moin,
die Lösung deines Problems steckt im Grunde im Wort "Verhältnisformel". Eine solche Verhältnisformel gibt - wie der Name ja schon verrät - ein Verhältnis an. Und welches Verhältnis ist da gemeint? - Na, das kleinstmögliche Verhältnis der entgegengesetzt geladenen Ionen zueinander, welche eine nach außen ungeladene Substanz ergeben und letztlich die Formel bilden.
1) Um dieses Verhältnis zu ermitteln, brauchst du zunächst die vorkommenden Ionen.
Im Falle des Natriumchlorids sind das die Ionen, die aus Natrium-Atomen und Chlor-Atomen entstehen. Du hast völlig korrekt festgestellt, dass Natrium-Atome 1 Elektron abgeben und so zu Natrium-Kationen (Na^+) werden. Chlor-Atome nehmen dagegen 1 Elektron auf und werden zu Chlorid-Anionen (Cl^-).
2) Anschließend musst du dir überlegen, wie viele Ionen du mindestens von beiden Typen brauchst, damit sich die unterschiedlichen Ladungen in ihrer Wirkung gerade aufheben.
Im Falle des Natriumchlorids sind das jeweils 1 Natrium-Kation (Na^+) und 1 Chlorid-Anion (Cl^-), denn die Ladung des Kations (1+) wird genau von der Ladung des Anions (1–) kompensiert.
3) Am Ende setzt du die Verhältnisformel der Ionen so zusammen, dass du die kleinstnötige Anzahl als tiefgestellte Indexzahl hinter das Symbol des betreffenden Ions schreibst. Dabei fängt man immer mit dem Kation an.
Im Falle der Natriumchlorid-Formel wäre das im Grunde Na1Cl1, aber da man den Faktor "1" nicht hinzuschreiben braucht, wird daraus kurz: NaCl. Im Stoff Natriumchlorid stehen die Natrium-Kationen und die Chliorid-Anionen im Verhältnis 1:1 zueinander. Deshalb lautet die Verhältnisformel NaCl...
Im Falle des Galliumsulfids kommst du auf dem gleichen Weg zum Erfolg:
1) Welche Ionen sind enthalten?
Ga^3+ und S^2-
2) Wie viele brauche ich von beiden, damit sich die Ladungen gegenseitig kompensieren? Suche dazu das kleinste gemeinsame Vielfache (kgV) von 3 und 2... Das ist 6. Darum benötigst du 2 x Gallium-Kationen (2 Ga^3+) und 3 Sulfid-Anionen (3 S^2-), denn dann hast du insgesamt (2 • 3 =) 6 Plusladungen und (3 • 2 =) 6 Minusladungen.
3) Schreibe die Ionen in einer Formel auf, wobei ihre benötigten Häufigkeitsfaktoren als tiefgestellte Indexzahl hinter dem Symbol erscheinen:
Ga2S3 (die Zahlen sollen tiefgestellt sein)
Alles klar? LG von der Waterkant.
Wenn jetzt etwas für Dich ganz Neues kommt, dann lies bitte nicht weiter, denn Du schreibst morgen einen Test und sollst Dich nicht mit etwas herumplagen, das Du erst noch erarbeiten musst. Dazu ist die Zeit zu kostbar.
Wichtig für das Aufstellen einer Verhältnisformel ist der Begriff der Oxidationszahl (OZ). Elemente der 1. Hauptgruppe im Periodensystem haben in ihren Verbindungen die OZ = +I, die der 2. Hauptgruppe OZ = + II und die der 3. Hauptgruppe OZ = +III. Die Oxidationszahlen schreibt man übrigens mit römischen Zahlen. Nun wird es leider komplizierter, denn die Elemente der Hauptgruppen 4 - 7 bilden Verbindungen mit verschiedenen Oxidationszahlen. Sauerstoff hat meist OZ = -II und die Elemente der 7. Hauptgruppe bei den Verbindungen im Chemieunterricht zumindest der Sek I OZ = -I. Das sind die Voraussetzungen.
Jetzt musst Du sehen, dass in einer Verbindung die OZ als Summe in den Verbindungen (nicht bei den Ionenverbindungen) immer 0 ergeben.
Beispiele: MgO: Die Verbindung ist so richtig, da Mg OZ = +II und O OZ = -II hat.
Die Verbindung Aluminiumoxid kann nicht AlO heißen, da die Oxidationszahlen insgesamt nicht 0 ergeben. Zwischen +III bei Al und -II bei O ist der Hauptnenner 6. Al mit +III ist in 6 zweimal enthalten und O mit -II dreimal. Also heißt die Verbindung Al2O3 (die Zahlen natürlich tief gestellt).
Bei Deinem Beispiel, einer Verbindung aus Gallium und Schwefel brauchst Du für das Gallium das Periodensystem. Es steht in der 3.Hauptgruppe und hat also OZ = +III. Von Schwefel müsste Dir Dein Lehrer(in) die OZ vorgeben. Aus Erfahrung weiß ich, dass S die OZ = -II ist. Die Formel heißt dann Ga2S3.
Wenn Gallium drei Elektronen abgibt, Schwefel aber (offensichtlich) nur zwei aufnehmen kann, müssen die Atome halt in einem Zahlenverhältnis miteinander reagieren, das die Elektronen richtig verteilt. Der nächste gemeinsame Nenner von zwei und drei ist 6. Also: 2 x Gallium, 3 x Schwefel. Das ergäbe dann die Formel Ga₂S₃. Das ist die Verhältnisformel für Galliumsulfid, allerdings nicht seine Molekülformel, denn Galliumsulfid ist ein Feststoff, in dem Gallium und Schwefel im Verhältnis 2:3 vorkommen, endlos miteinander verbunden. Bei Gasen und Flüssigkeiten stimmen Verhältnis- und Molekülformel meistens überein, bei Feststoffen eher selten.
Ich weiß zwar, dass das Atom immer 8 Außenelktronen haben will
Du weißt falsch. Die Edelgasregel besagt, daß in der äußeren Schale 2 (Elemente 1,3,4 und 5) oder 8 Elektronen sein sollen. Für die Ausnahmen siehe Wikipedia - Edelgasregel.
Meine Frage zum Beispiel mit Gallium und Schwefel. Gallium müsste ja 3 abgeben und Schwefel 2 aufnehmen
Nach der Edelgasregel korrekt.
dann hätte aver Schwefel 9 Außenelektronen
und das darf nicht sein.
Wie funtioniert das da.
Indem das Molekül nicht im Verhältnis 1:1 gebildet wird, sondern im Verhältnis aufgenommene zu abgegebenen Elektronen.